辽宁石油化工大学教案.docx
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1、精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载辽宁石油化工高校教案课程名称:过程设备设计教学单位:化机系主讲老师:王莲职称:副教授课程性质:必修总学时: 40总学分: 2.5授课班级:总人数:课程授课学期:2006 2007 第一学期所用教材及编者:过程设备设计主要参考书及编者: JB/T4731 钢制卧式容器可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页,共 32 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料wo
2、rd 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载GB151 管壳式换热器JB/T4710 钢制塔式容器第一章储 存 设 备【课时支配】1、前言5分钟2、基本概念45分钟3、基本结构100 分钟4、设计运算250 分钟总计400 分钟【把握内容】1、基本概念: 储存设备、介质特性、饱和蒸气压、 充装量、卧罐“扁塌” 等。2、卧式储罐基本结构。3、卧式储罐载荷分析及受力运算。4、各种应力的校核。5、球罐的结构。【熟识内容】1、卧式储罐载荷分析的假设条件。2、鞍座截面的假设条件。【明白内容】1、球罐的进展历史。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资
3、料 名师精选 - - - - - - - - - -第 2 页,共 32 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载2、球罐校核的基本步骤。【教学难点】1、筒体的应力分析。2、应力的校核。【教学目标】1、把握储存设备相关基本概念和结构。2、能对重要概念进行辨析。3、能按规范设计运算卧式设备。1.1 概述【教学内容】一. 储存设备二. 储存介质的性质三. 场的的条件四. 储罐的充装量五. 设计温度、设计压力【授课时间】 30 分钟【教学重点】基本概念的建立1
4、【教学难点】储罐与中间罐的区分【教学目标】明白储存设备设计参数的选取【教学手段】课堂讲授,辅以设备挂图。【教学过程】储存设备(简称:储罐):主要是指用于储存或盛装气体、液体、液可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页,共 32 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载化气体等介质的设备。设计储存设备,必需满意各种给定的工艺要求,即介质的性质、工况、容量、环境等条件。介质特性:可燃
5、性、饱和蒸气压、密度、腐蚀性、毒性程度、化学反应活性(如聚合趋势)等。饱和蒸气压:在肯定温度下的密闭容器中,当达到气液两相平稳时气液分界面上的蒸气压,它随温度而变化,但与容积的大小无关。留意:1、储存的介质为具有高粘度或高冰点的液体时,为保持其流淌性,需要对设备进行加热或保温,使其保持便于输送的状态。2、介质的密度直接影响载荷的分析与罐体应力的大小。3、介质的特性是设备材料挑选的首要依据,它将直接影响制造工艺与设备造价等。4、设备安装在室外时,必需考虑风载荷、的震载荷和雪载荷等。5、盛装液化气体时,应留意液化气体的膨胀性和压缩性。罐内压力变化程度与液化气体的膨胀系数和温度变化量成正比,而与压缩
6、系数成反比。充装量: 是指装量系数与储罐实际容积和设计温度下介质的饱和液体密度的乘积。装量系数不得大于 0.95 ,一般取 0.9。月平均最低气温:是指当月各天的最低气温相加后除以当月天数。储罐的最低设计温度: 可按该的区实测的 10 年逐月平均最低气温的最小值。储罐与中间罐的区分:1.介质的停留时间。2.设计参数的选取。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结【教学内容】 一.卧罐基本结构1.2 卧罐可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 4 页,共 32 页 - -
7、 - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载二.卧罐的载荷分析及应力运算2三.筒体应力的校核四.鞍座强度的校核【授课时间】 270 分钟【教学重点】应力的分析、应力的校核【教学难点】应力的构成、分类、运算、位置【教学目标】能按规范设计运算卧式设备【教学手段】课堂讲授,辅以设备挂图。【教学过程】1.2.1 基本结构一、的面卧罐卧罐的基本结构如图 1所示,主要由圆筒、封头和支座三部分组成。封头:采纳 JB T 4737 椭圆形封头中的标淮椭圆形封头。支座:采纳鞍式支座中鞍
8、式支座图 1.1()。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 5 页,共 32 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载(b)(a)鞍式支座。(b)圈座 图 1.1的面卧式储罐的基本结构1.鞍式支座a.普遍使用双鞍座支承,如采纳多鞍座支承,难于保证各鞍座匀称受3力。即各支座很难保持在同一水平面上,由于的基的不匀称下沉,多支座罐体在支座处的支反力并不能匀称安排,故一般卧罐最好采纳双鞍座支
9、承。b.由材料力学知,对于双支座上受均布载荷的简支梁,如梁的全长为L, 就当外伸端长度 A 0.207L 时,双支座跨距中间截面的最大弯矩和支座截面处的弯矩肯定值相等,考虑到支座截面处除弯矩以外的其他载荷,而且支座截面处应力较为复杂,故取 A0.2L ,A值最大不得超过0.25L 。此外,封头的抗弯刚度大于圆筒的抗弯刚度,故封头对于圆筒的抗弯刚度具有局部的加强作用。如支座靠近封头,就可充分利用罐体封头对支座处圆筒截面的加强作用。 即满意 A0.2L 时,最好使 A0.5R(aRa为圆筒的平均半径, Ra Ri i 2,i为圆筒名义厚度) 。c.为防止卧式储罐因操作温度与安装温度不同引起的热膨胀
10、,以及由于圆筒及物料重量使圆筒弯曲等缘由对卧罐引起附加应力,设计时只答应将其中一个支座固定,而另一个应答应为可沿轴向移动。活可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 6 页,共 32 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载动支座的基础螺栓孔应沿圆筒轴向开成长圆孔。固定支座通常设置在卧式储罐配管较多的一侧, 活动支座就应设置在没有配管或配管较少的另一端。d.鞍座包角 大小不仅直接影响鞍座
11、处圆简截面上的应力分布,而且也影响卧罐的稳固性与罐体 -支座系统的重心高低。鞍座包角小,就鞍座重量轻,但罐体 -支座系统的重心较高,且鞍座处圆筒上的应力较大。一般常用的鞍座包角为 120 、135 、150 三种,但JBT4712 规定的鞍座包角为120 和150二种形式。e.垫板的设置2.圈座卧罐在以下情形下可采纳圈座:a.因自身重量而可能造成严峻挠曲的薄壁容器。b.多于两个支承的长容器。除常温常压下操作的容器外,至少应有一个圈座是滑动支承结构。c.当容器采纳两个圈座支承时,圆筒所承担的支座反力、轴向弯矩及其相应的轴向应力的运算及校核均与鞍式支座相同。二、的下卧罐的下卧罐的结构如图 2 所示
12、。采纳的下卧罐是为了削减占的面积和安全防火距离。及躲开环境温度对它的影响, 从而爱护的下卧式液化气体储罐压力的基本稳固。卧罐的埋的措施分两种:1.卧罐安装在的下预先构筑的空间里(的下室)。42.将卧罐安放在的下设置的支座上,卧罐外壳涂有沥青防锈层,必要时再附加牺牲阳极爱护设施,最终实行土的埋设方法,并达到预期的埋可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 7 页,共 32 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - -
13、- -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结土高度。学习好资料欢迎下载可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1- 牺牲阳极。 2- 浮子液面计。 3- 金属导线。 4- 电线爱护测试点。 5- 压力表。 6- 护罩。 7- 安全阀。8- 罐装气相阀门, 9- 罐装液相阀门。 10- 排污和倒空管阀门。 11- 罐间气相连接管, 12- 罐体。 13- 罐间液相连按管。 14- 支座图 1.2 的下卧罐结构示意图的下卧罐与的面卧罐一样,除圆筒、封头和支座三个主要部分组成外,另有工艺接管、外表管和安全泄放装置接口等。这些接管或接口, 为了适应埋的状况下的安装、检修和爱护,一般采
14、纳集中安放措施,通常设置在一个或几个人孔盖板上。牺牲阳极爱护法: 从外部导人阴极电流至需要爱护的的下卧罐上,使设备全部表面都成为阴极, 它在腐蚀电池中是接受电子产生仍原反应,只有阳极才发生腐蚀。导人外电流有两种方法:a.从外部接上直流电源,体系中连接一块导流电极作为阳极。b.连接一块电位较负的金属 (如锌、镁、铝等)。1.2.2 设计运算一.载荷分析 卧罐的载荷有:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 8 页,共 32 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word
15、精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载1.压力,如:内压或外压(真空)。2.卧罐重量,包括圆筒、封头及其附件等的重量。3.物料重量,正常操作时为物料重量,水压试验时为充水重量。4.其他载荷,如:雪载荷、风载荷、的震载荷等。5工程上常将双鞍座卧罐简化为长度为L、受均布载荷 q 作用的外伸简支梁,如图1.3 所示。二.假设条件1.简化为承担均布载荷两支点的外伸梁进行近似的分析,它和均布载荷的梁不同。a.除均布载荷外,在封头处仍应考虑液体静压力所引起的水平力矩。封 头部分的重量视为作用在其重心到封头切线距离约3/8H处的集中力考虑。b.由于纵向弯矩引起的应力仍
16、与其他载荷(主要为设计压力)起的应力相叠加。c.筒体中的各项应力不仅和鞍座的位置有关,并且随鞍座的包角的大小而变化。2.由于卧罐的受力分析是按均布载荷的梁进行分析的,故需要将容器的重量折算成作用于容器上的均布载荷。对于封头,依据容积相等的原就,知封头容积近似等于直径相同、 长为 2/3H 的圆筒容积,故两封头的当量长度为4/3H 。即外伸梁折算长为 L+4/3H 。如:卧罐总重量为2F, 就均布载荷为: q=2F/L+4/3HH 封头曲面深度、 L切线长度3.当鞍座靠近封头,即A/Ra 0.5 时,封头对筒体起加强作用。4.两个鞍座的位置是以容器的纵向中心对称的。可编辑资料 - - - 欢迎下
17、载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 9 页,共 32 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载三.内力分析1.弯矩a.圆筒在支座跨中截面处的弯矩可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1MFL2 aHR22L4 A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结144HL13LM1 为正值时,表示上半部圆简受压缩,下半部困筒受拉伸。b.圆筒在支座截面处的弯矩R221AaH可编辑资料 - - - 欢迎下载
18、精品名师归纳总结M 2FA 1L2AL14H3L可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结M 2 一般为负值,表示圆筒上半部受拉伸,下半部受压缩。6PPMM可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 10 页,共 32 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载(d)( a)受力分析,(b)两支点外伸粱。(c )剪力图,(d)弯矩图图1.3双鞍座卧罐受力分析的弯矩图与剪力图3.剪力a.
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